一种直接将热能转换为电能的磁流体发电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种直接将热能转换为电能的磁流体发电系统，包括呈环形封闭的通道，该通道上设置有同向设置的第一单向阀和第二单向阀，通道内填充有磁流体，两个单向阀之间设置有用于借助太阳能加热磁流体的太阳能板；还包括与通道平行设置的磁体，磁体与通道之间的间隙设置有一组垂直于磁场的导线，导线的两端连接储电设备或接入电网。工作时，利用太阳能板吸收太阳能热量，加热通道内的磁流体使其膨胀，加热后的磁流体，由于膨胀开始流动，通过单向阀后以一定速度在环形的通道内单向流动，当磁流体以一定速度流经磁体附近的通道时，磁流体和磁体之间形成流动的磁场，两者的相对运动使得导线切割磁感线，在导线内产生电流。

【技术实现步骤摘要】

:本专利技术属于能源转换领域，涉及磁流体的发电，尤其涉及一种直接将热能转换为电能的磁流体发电系统。
技术介绍
:磁流体是一种新型功能材料，它不仅具有流体的流动性还具有固体磁性材料的磁性，具有广泛的应用前景。磁流体发电，一般是指燃煤磁流体发电技术，是采用导电气体作为导电流体，用化石燃料直接加热使其电离为导电的离子流，然后使其在磁场中流动并切割磁感线，产生电流。其不但能提高煤炭资源的利用率，还具有污染小等特点。某燃煤磁流体发电结构的示意图如图1，燃煤磁流体发电系统需要燃烧化石燃料来加热磁流体使其电离，电离后的离子流高速通过磁场中的通道，切割磁感线从而产生电能。燃煤磁流体发电技术中，对磁流体的电离往往是设计过程中最复杂的。通过燃烧化石燃料来加热磁流体，所能达到的温度是有限的，即使对空气进行预热，其最高温度也只能达到3000K左右，而一般情况下，气体在6000K以上的高温下才能电离并具有较大的导电率。因此，这种单纯加热后的气体其导电率达不到发电所需的值。为解决气体导电率太低而无法利用的问题，可在气体中加入一定比例的易电离物质，使气体在温度3000K左右时，即可电离并达到要求的导电率。虽然燃煤磁流体发电是现有发电技术中较为先进且节能的，但这种设计和发电方法仍有以下弊端:一是依旧需要燃烧化石燃料来提供热能，有一定的碳排放量，与低碳环保的发展目标不符；二是为提高导电率在磁流体中加入易电离物质，如钾、铯等碱金属化合物，它们的性质很活泼，不仅操作危险而且需要一定的准备过程；三是磁流体中加入性质活泼的碱金属化合物等，这对磁流体流动通道的材质及设备安全性有着很高的要求，增加了整个系统的制造成本。相比火力发电，燃煤磁流体发电技术在一定程度上减少了化石燃料的使用量，但其仍要依赖煤炭，无法做到真正的无污染发电。此外，由于加入了碱金属化合物，对设备和操作过程的安全性有着很高的要求，这使其大面积投入使用存在许多实际问题。
技术实现思路
:本专利技术的目的在于针对目前燃煤磁流体发电的几点不足，提供一种利用太阳能加热磁流体，直接将热能转化为电能的磁流体发电系统，该系统的发电过程具有不燃烧化石燃料、利用清洁太阳能、无需加入易电离物质、操作安全等优良特性，同时对设备的安全性能没有过高的要求。本专利技术在很大程度上改善了现有燃煤磁流体发电技术的不足，其推广使用较容易实现。为达到上述目的，本专利技术采用如下的技术方案予以实现:一种直接将热能转换为电能的磁流体发电系统，包括呈环形封闭的通道，该通道上设置有同向设置的第一单向阀和第二单向阀，通道内填充有磁流体，两个单向阀之间设置有用于借助太阳能加热磁流体的太阳能板；还包括与通道平行设置的磁体，磁体与通道之间的间隙设置有一组垂直于磁场的导线，导线的两端连接储电设备或接入电网。本专利技术进一步的改进在于:太阳能板与磁体在通道周向上的设置位置相对。本专利技术进一步的改进在于:磁体的数量为两个，且两个磁体平行设置在通道相对的两侧；每个磁体与通道之间的间隙均设置有一组垂直于磁场的导线。本专利技术进一步的改进在于:通道的数量为两个，两个通道由内至外设置；每个通道上均设置有同向设置的第一单向阀和第二单向阀，通道内填充有磁流体，两个单向阀之间设置有用于借助太阳能加热磁流体的太阳能板；磁体设置在两个通道之间，磁体与每个通道之间的间隙均设置有一组垂直于磁场的导线。本专利技术进一步的改进在于:工作时，利用太阳能板吸收太阳能热量，加热通道内的磁流体使其膨胀，加热后的磁流体，由于膨胀开始流动，通过单向阀后以一定速度在环形的通道内单向流动，当磁流体以一定速度流经磁体附近的通道时，磁流体和磁体之间形成流动的磁场，两者的相对运动使得导线切割磁感线，在导线内产生电流。本专利技术发电系统与现有燃煤磁流体发电系统相比，主要区别在于磁流体在两个发电过程中的作用不同。燃煤磁流体发电系统是利用磁流体的电离实现发电，而此磁流体发电系统是利用管道内流动的磁流体与磁体之间的相对运动，实现导线切割磁感线来发电，是一种直接将热能转化为电能的系统。该系统具有以下几个优点:1、该系统实现了磁流体的无污染发电，有利于节能减排。该系统用太阳能板吸收的热量加热磁流体，使其膨胀后在管道内流动，利用磁流体与磁体的相对运动来发电，因而不需要燃烧化石燃料来加热磁流体。该系统利用太阳能这种清洁能源作为热量来源，直接将热能转化为电能，不仅节约煤炭资源，又保护环境。2、该系统的磁流体通过加热膨胀而流动，在太阳能板附近的通道两侧各安装一个单向阀，以此控制磁流体流动方向，因此不需要安装栗来定向输送磁流体，采用阀门，可节省电能且系统结构更为简单。3、与燃煤磁流体发电技术相比，此发电系统的结构布置简单，且不需要在磁流体内加入碱金属化合物等物质，省去了复杂的准备工作，操作容易且更为安全。同时，对于磁流体流动的通道等设备的材质及安全性能要求相对较低，降低了系统的制造成本。【附图说明】:图1是某燃煤磁流体发电结构示意图；图2是单向阀局部示意图；图3是通道、磁体和导线的相对位置示意图，其中，图3(a)为单通道单磁体的布置方式示意图，图3(b)为单通道双磁体的布置方式示意图，图3(c)为双通道单磁体的布置方式示意图；图4是磁流体发电系统结构示当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直接将热能转换为电能的磁流体发电系统，其特征在于：包括呈环形封闭的通道(1)，该通道(1)上设置有同向设置的第一单向阀(3)和第二单向阀(4)，通道(1)内填充有磁流体(2)，两个单向阀之间设置有用于借助太阳能加热磁流体(2)的太阳能板(5)；还包括与通道(1)平行设置的磁体(7)，磁体(7)与通道(1)之间的间隙设置有一组垂直于磁场的导线(6)，导线(6)的两端连接储电设备或接入电网。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢永慧，袁瑞山，王宇璐，张荻，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61